进油温度湿式离合器对带排转矩影响的模拟与试验研究

摘要：本文在建立湿式离合器摩擦片与钢片间油膜计算模型的基础上,综合考虑湿式离合器润滑油ATF在工作情况下的粘温特性及油膜变化对离合器特性的影响,运用动网格技术定义粘度随温度的变化,以一对摩擦副为模拟研究对象,建立实际油路的有限元模型,并在定常、层流下,运用UDF定义粘度随温度变化特性,运用FLUENT采用动网格计算,然后处理分析ATF润滑油对入口温度对湿式离合器带排转矩的的影响,,得到摩擦片表面的压力、速度分布图,根据摩擦片表面的压力分布图来研究摩擦片表面油膜变化规律,得出湿式离合器带排转矩随转速差的增加先成正比增加然后减少,最后在自主研发的离合器综合试验台上试验验证。     

高速多片湿式离合器带排转矩预测模型

车用高速多片湿式离合器摩擦副的流固耦合运动会引起摩擦片与钢片的轴向碰摩,使其产生较大的带排转矩,降低车辆传动系统工作效率.考虑摩擦副与间隙旋转流场之间的耦合运动关系,建立了摩擦副流固耦合动力学模型.分析了摩擦片与钢片碰摩过程,构建了摩擦副轴向碰摩模型,进而求得带排转矩.通过数值模拟研究了不同转速下的摩擦副非线性运动响应和带排转矩,并与实验结果进行对比.研究结果表明,随离合器转速的增加,在某一临界转速,摩擦副间发生轴向碰摩,摩擦副由稳定运动状态转变为混沌运动状态,此后离合器带排转矩随离合器转速的增加而逐渐增大.     

湿式换挡离合器摩擦片磨损规律研究

研究湿式换挡离合器摩擦片工作过程的磨损量变化规律.基于离合器油压和转速特性,利用数值拟合的方法建立了摩擦片单次工作磨损量计算模型,通过对离合器摩擦片磨损试验过程的油液进行光谱分析,确定了磨损工况系数,并利用模型讨论了油压和转速对磨损量的影响.通过18000次综合传动换挡试验,得到了离合器磨损量与换挡次数的函数关系.经验证,湿式换挡离合器内齿摩擦片磨损量可以表示为离合器工作油压、滑摩转速和换挡次数的函数.     

考虑接触面局部散热的湿式离合器摩擦片滑摩温升特性

湿式离合器摩擦元件摩擦温升状态与车辆性能息息相关.首先考虑沟槽冷却、接触面局部散热和摩擦因数实时变化,引入了副间等效对流换热系数和等效增益系数,优化了温度场数值模型.通过有限差分法进行求解,并试验验证了有效性,比原模型具有更高的准确性.在滑摩稳定期,应用滑摩温度场优化模型分析了转速、油压对温度场的影响规律.用试验方法研究了润滑流量对滑摩温升特性的影响规律,并测得了变形失效过程的温升特性变化.      

主离合器摩擦片温度场的数值解法

摩擦片的温度变化对主离合器的性能影响很大。在研究工程机械主离合器工作特点的基础上，分析了主离合器工作时的热传导过程，给出了热传导数学模型和温升表达式，并用数值解法求解，得出摩擦片的温度变化规律。通过应用证明，该计算方法计算结果较为准确，对提高主离合器的性能具有一定的指导意义。     

湿式多片离合器接合温度与转矩的建模与仿真

通过对汽车处于某工况下动力分配系统的湿式多片离合器随时间变化的输出转矩和各组件温度状态建立相关的数学模型。利用MATLAB来构造输出转矩和温度状态的仿真模型,对不同工况下的离合器输出转矩和温度的值及状态变化进行了仿真和分析。根据仿真结果变化曲线,比较开环和闭环方案的差异,验证采用闭环比例积分控制输出响应更准确、稳定。     

湿式离合器摩擦片的热结构耦合分析

利用ANSYS软件,采用直接耦合方法,对带有周向槽和径向槽的摩擦片在滑摩过程中的温度场和应力场进行仿真计算和分析。在计算过程中考虑了摩擦片和对偶钢片摩擦所产生的热分配情况,以及摩擦片与沟槽内润滑油和外界空气的热交换,并同时考虑了各种位移约束。研究发现在滑摩过程中摩擦片的最高温度出现在摩擦表面,最高等效应力出现在沟槽内,两者的最大值出现在滑摩过程的中前期,数值分别为148.1℃和146 MPa;在每个小摩擦表面会形成椭圆热区,并且温度中间高,四周低;沿半径方向,半径越大,温度越高,小摩擦面上的温度分布为凸抛物线型,沟槽面为凹抛物线型。     

多锥构型摩擦元件带排扭矩影响因素分析

为了降低变速装置的带排扭矩功率损失,以典型三锥摩擦副为研究对象,考虑表面张力和表面构型的影响,建立多锥构型摩擦元件带排转矩分析模型,通过数值方法讨论了变速装置中润滑油黏度、分离间隙、润滑油流量、多锥摩擦元件构型参数等对带排扭矩的影响.研究结果表明随着相对转速的增大,带排扭矩先增大后减小,带排扭矩存在最大值.润滑油的黏温特性、润滑油流量、分离间隙、摩擦元件锥角对带排扭矩的影响较大.设计不等锥角构型可以降低多锥构型的带排扭矩.      

湿式离合器磨合过程的多重分形谱预测

针对湿式离合器试验过程中磨合状态的预测问题,结合试验过程中摩擦转矩信号的几何结构特征,提出利用多重分形谱及其参数来预测磨合状态的新方法。阐述了基于盒计数法计算多重分形谱的方法;给出了多重分形谱参数的定义及其与摩擦转矩信号之间的内在联系;利用多重分形谱及其参数对某型号湿式离合器磨合过程的摩擦转矩信号进行分形表征。分析结果表明：多重分形谱及其参数能够定量地刻画试验过程中摩擦转矩信号的几何特征,并且随着磨合过程的进行,谱宽、最大最小概率子集分形维数差及谱偏斜度都呈现逐渐减小趋势,而最小奇异指数则呈现逐渐增大趋势。因此,利用试验中摩擦转矩信号的多重分形谱能够有效地预测湿式离合器的磨合状态。     

履带车辆不同沟槽形式湿式摩擦副带排扭矩分析

为了模拟履带车辆变速机构湿式摩擦副的黏滞损失,分别对3种常用沟槽形式——径向槽、双圆弧槽和螺旋槽样件进行了带排扭矩的理论和实验分析.综合运用带排理论及CFD模型,获得不同沟槽形式的摩擦副的扭矩特性及适用工况;分析带排间隙和转速对摩擦副带排扭矩的影响程度;发现螺旋槽在不同旋转方向情况下有不同的扭矩特性;得出了在不考虑散热条件下螺旋槽摩擦副在履带车辆减小黏滞损失方面具备优势的结论.     

基于EDEM的带槽弹体排屑性能的数值模拟与分析

为了分析弹槽形状对弹体排屑性能的影响,通过离散元软件EDEM对无槽弹体、直槽弹体及螺旋槽弹体的排屑过程进行数值模拟。排屑能力由好到坏依次为直槽弹体、螺旋槽弹体及无槽弹体。另外,研究了带直槽个数与排屑性能的关系。结果表明:随着槽数的增加,相应的排屑性能逐渐变好。最后,试验验证了数值模拟的可行性和正确性。相关结果可为新型侵彻弹丸的设计提供参考。     

湿式离合器接合过程摩擦振颤的影响因素

针对湿式离合器在接合过程中的摩擦振颤问题,通过建立四自由度动力传动系统动力学模型及推导由摩擦效应引起的综合导入阻尼,基于特征值分析,获得系统的稳定性条件.通过Matlab/Simulink仿真研究了摩擦因数、控制油压历程、转动惯量和传动轴刚度等对离合器摩擦振颤的影响.结果表明:由摩擦因数和控制油压历程决定的综合导入阻尼为负时,系统失去稳定性.同时,控制油压先快后慢的上升方式、增大离合器从动部分转动惯量及增加输出轴刚度均可不同程度地抑制摩擦振颤.      

进油温度对湿式离合器对带排转矩影响的模拟与试验研究

在建立湿式离合器摩擦片与钢片间油膜计算模型的基础上,综合考虑湿式离合器润滑油ATF在工作情况下的黏温特性及油膜变化对离合器特性的影响,运用动网格技术定义黏度随温度的变化,以一对摩擦副为模拟研究对象,建立实际油路的有限元模型;并在定常、层流下,运用UDF定义黏度随温度变化特性。运用FLUENT采用动网格计算,然后处理分析ATF润滑油对入口温度对湿式离合器带排转矩的的影响,得到摩擦片表面的压力、速度分布图,根据摩擦片表面的压力分布图来研究摩擦片表面油膜变化规律,得出湿式离合器带排转矩随转速差的增加先成正比增加然后减少,最后在自主研发的离合器综合试验台上试验验证。     

辅助槽对内置式永磁同步电机齿槽转矩的影响

针对齿槽转矩带来的永磁电机转矩波动导致振动和噪声的问题,采用开辅助槽的方法抑制齿槽转矩。分析抑制齿槽转矩的原理,通过改变辅助槽的个数、槽深、槽宽、开槽面积和开槽形状,运用Ansoft Maxwell软件对永磁电机建模,利用有限元分析辅助槽对永磁同步电机齿槽转矩的影响。以一台4极36槽电机为例分析的结果表明:当开2个辅助槽,槽深0.7 mm、槽宽1.2 mm、开槽面积为0.84 mm~2、槽型为矩形槽时,齿槽转矩的削弱效果最明显,比未开槽时的齿槽转矩减小了75.2%;且开辅助槽前后反电动势变化不大,气隙磁密基波幅值降低,5、7次谐波削弱程度显著,波形畸变率下降至17.78%,电机性能得到改善。     

转子内部开槽对分段永磁同步电机齿槽转矩的影响

本文针对永磁同步电机产生较大齿槽转矩的问题展开研究,探究了齿槽转矩产生的机理,分析了气隙磁密波形对齿槽转矩的影响。以此为基础,验证了在永磁体上侧转子处开槽的正确性和可行性。以3相8极48槽内置分段“一”字型永磁同步电机为例,在永磁体上侧的转子处开设不同形状和位置的辅助槽,分析不同位置、不同形状的辅助槽对电机的齿槽转矩、反电势、气隙磁密和气隙磁密谐波幅值的影响规律。结果表明,与其他四种槽型相比,直角梯形辅助槽对齿槽转矩的削弱效果最好;确定了最佳匹配参数,并与优化前的电机进行比较,优化后的电机改善了气隙磁密波形的正弦性,表明在永磁体上侧的转子处开槽可以改善电机性能。     

基于CAN总线的双离合器式自动变速器综合控制

开发用于轿车的双离合器式自动变速器电控单元(TCU)的总线系统,应用网络分析工具CANoe搭建系统CAN网络节点的仿真平台。对网络的拓扑结构、应用层数据定义及总线波特率进行了仿真与优化,并根据仿真结果分析总线运行情况。提出轿车电动干式双离合器的综合控制策略,整车试验结果表明通过CAN总线使TCU与ECU之间进行实时通信,对发动机、双离合器和变速箱三者进行综合控制,能够有效提高DCT轿车的换档品质,实现动力换档。     

液黏测功机带排扭矩的有效利用

研究带排扭矩能否被有效利用.通过控制润滑油流量逐渐增大,对液黏测功机带排扭矩的变化情况进行理论分析和实验验证.结果表明,在最大带排扭矩范围内,测功机的加载扭矩随润滑油流量增加而线性增加,故加载初始可通过控制润滑油流量使测功机在最大带排扭矩范围内实现小功率线性加载,同时给出了满足总功率损失最小时最佳摩擦片间隙的确定方法.     

多片离合器定速滑摩过程摩擦元件间的热量分配系数研究

在多片离合器滑摩过程中,摩擦元件之间的热流分配系数会受厚度和材料特性的影响。建立有限厚摩擦元件的接触传热模型,用有限元耦合计算方法获得了摩擦元件热流分配系数的变化过程,并得到了摩擦元件厚度方向的温度分布。结果表明:热流分配系数在滑摩初期的表面温变时间范围内为定值,但随后会变成另一个稳态常数;半无限厚模型所得的定热流分配系数只在滑摩初始阶段适用,在长时滑摩过程中并不适用,但可用于确定初始热流分配系数。     

带排扭矩条件下湿式制动器流体的三维温度场和传热规律分析

湿式制动器是重型车辆制动系统的核心部件,对车辆安全具有关键影响. 本文以制动摩擦副间隙的冷却液压油（ATF）为研究对象,考虑非制动作业时带排扭矩条件下液体黏性摩擦和稳态层流流动特征,利用积分方法建立了ATF的能量方程,获得了能同时满足轴向和径向边界条件的三维温度和热流密度显式解析表达式,由简化动量方程和三次多项式分布假设还获得了油膜径向速度和压强的理论解. 将流体压强和温度的理论模型与以往试验对比,我们发现解析解与试验结果具有较好的一致性. 此模型可推广用于液黏离合器和液黏测功机等其他HVD装置中ATF速度和温度场的理论预测.     

转子磁极分段移位斜极对永磁同步电机转矩的影响

为了降低齿槽转矩和转矩脉动对电机性能的影响,采用电机转子磁极分段移位斜极方法达到减振降噪、提高永磁同步电机性能的目的.基于此方法对电机的齿槽转矩进行理论计算,并利用有限元法在Maxwell中建立8极48槽内置式永磁同步电机模型,分析转子磁极分段移位斜极方法对齿槽转矩和转矩脉动的影响.研究结果表明:齿槽转矩中除了次数为转子磁极分段数及其倍数次的谐波外,其余谐波基本得到消除,并且随着转子磁极分段增加,齿槽转矩峰值逐渐降低,尤其在磁极分三段时,齿槽转矩峰值下降5.22 N·m,对齿槽转矩的削弱效果最为明显;负载转矩和转矩脉动随着转子磁极分段数的增加逐渐降低,转子磁极分两段时降低幅度较为明显,与转子磁极不分段相比下降60%,并且随着转子磁极分段数增加,转矩脉动趋于平稳.